在工業(yè)自動化系統(tǒng)中，由于高可靠性的需要，傳感器信號處理電路以原理簡單、可靠的模擬信號為主，但不能完成非線性溫度信號線性化補償，無法對熱電偶進行精密冷端補償，無法根據(jù)現(xiàn)場條件靈活進行量程遷移等參數(shù)設置，導致其測溫精度不夠。同時，無法實現(xiàn)各種溫度信號通用處理，導致模塊專一化、多樣化，給生產(chǎn)、維護和現(xiàn)場管理帶來不便，不具備靈活的人機接口，對現(xiàn)場工況的適應性不足。

基于此，研制了一種兩線制高精度通用隔離型溫度變送器，可通過人機接口靈活設置處理熱電阻、熱電偶、電阻、電壓等輸入信號，實現(xiàn)溫度信號的高精度測量。同時，通過變壓器實現(xiàn)電源、輸入、輸出三端隔離，解決了現(xiàn)場信號串擾的問題，提高了變送器抗干擾能力。

總體設計方案主要包括電源系統(tǒng)、激勵模塊、冷端補償模塊、片選邏輯模塊、信號處理模塊、A/D模塊、MCU處理中心、D/A模塊、信號隔離模塊和V/I轉換模塊。其中，電源系統(tǒng)采用24Ｖ直流供電，經(jīng)由變壓器提供5Ｖ、3.3Ｖ隔離電源，為輸入、輸出兩側各模塊供電。激勵模塊為傳感器提供恒流激勵，冷端補償模塊為熱電偶傳感器提供冷端補償。

傳感器和冷端補償模塊的輸出信號連接至片選邏輯，由MCU處理中心控制，按設定時序選擇相應通道信號，經(jīng)信號處理模塊調(diào)理成A/D采樣所需標準信號后，由A/D模塊采樣并傳輸至MCU。MCU根據(jù)不同傳感器類型，選擇對應的算法，計算溫度。D/A模塊根據(jù)MCU指令輸出對應控制電壓至信號隔離模塊，信號隔離模塊通過變壓器實現(xiàn)輸入、輸出信號電氣隔離，將控制電壓等幅傳輸至V/I轉換模塊，V/I轉換模塊根據(jù)控制電壓實現(xiàn)兩線制4ｍＡ～20ｍＡ信號輸出。

溫度變送器采用通用化、模塊化設計。適用于熱電阻、所有類型熱電偶以及普通電阻、電壓輸入信號。可快速插拔，互為備份，具備高低限、斷線報警功能，可以及時發(fā)現(xiàn)故障。為驗證整機功能和精度，通過等效器分別模擬Pt100、Ｋ型熱電偶、WRe5- WRe26熱電偶三種常用類型傳感器信號進行試驗，其量程分別為（0~500）℃、（0~1000）℃、（0~1800）℃。可以看出，變送器信號轉換準確度優(yōu)于0.1％，滿足工業(yè)現(xiàn)場使用要求。

審核編輯：符乾江